Sissejuhatus

Alljärgnevad harjutused annavad ülevaate geoinfosüsteemi (GIS) mõningatest põhilistest funktsioonidest: ruumiandmetega failide avamine, punktide tähistamine, kaardi ja legendi loomine. Harjutused tuleb teha etteantud järjekorras. Kõik vajalikud käsklused on kirjeldatud eraldi punktidena ning ise midagi välja nuputama ei pea. Iga punkt tuleb teha täpselt kirjelduse järgi ning ühtegi punkti ei tohi vahele jätta. Vastasel juhul ei saa järgnevaid asju teha. Kohati võib juhend tunduda liiga detailne, kuid kogemus on näidanud, et sellisel viisil saab esmakordselt QGIS-i kasutades iseseisvalt harjutused kõige paremini tehtud. Kõik ettepanekud juhendi ja harjutuste parendamiseks on teretulnud.

Lae Moodle’isse ülesande GIS praktikum juurde harjutuste tulemusena valminud kaardid. Tähtaeg 12.05.2021 23:59.

QGISi installimine ja seadistamine

QGISil on alati kaks hetkeversioon: stabiilne Long term release ja uusimate võimalustega Latest release. Kuna Latest release pidevalt uueneb, siis on kursusel lihtsuse huvides kasutusel Long term release, milleks hetkel 3.16. Väga suuri erinevusi nende versioonide vahel ei ole. Kel huvi, võib vaadata ka väljalaske graafikut.

QGIS 3.16 saab alla laadida ametlikult kodulehelt, valides enda arvuti operatsioonisüsteemile sobiva variandi. Windowsi jaoks QGIS Standalone Installer Version 3.16 (64 bit) ja macOSi jaoks QGIS macOS Installer Version 3.10. Kui allalaadimine on lõppenud, ava fail ning installi see nagu iga teine programm. Kasutada vaikimisi valikuid.

Failihaldus ja andmed

Segaduste vältimiseks soovitan kasutada kaustade strutktuuri, kus käesoleva kursuse kaustas on teil QGISi projekti fail(id) .qgz ja kaks kausta andmed ja kaardid, kuhu panete vastavalt kõik praktikumis kasutatavad andmed ja valminud kaks kaarti. Võimalike probleemide vältimiseks võiks kursuse kaust olla kohas, kus ei ole täpitähti. Nt C:/ut/kevad_2021/sj_materiaalne_kultuur/gis_praktikum/. Muidugi võite andmed panna ka lihtsalt töölauale või Downloads kausta.

Struktuuri näide:

  • C:/…/kursuse_kaust/gis_praktikum
    • praktikum.qgz
    • andmed/
      • omavalitsused.gpkg
      • kultuurimalestised.csv
      • jne
    • kaardid/
      • harjutus_2_kimber.png
      • harjutus_3_kimber.jpeg
      • jne

Praktikumis kasutatavad andmed leiate kursuse Moodle’ist selle praktikumi materjalide alt ja ka lingilt gis_praktikum_andmed. Laadige need alla, pakkige lahti (parempoolne klikk ja Extract here) ja asetage kausta andmed.

Harjutuste käigus kasutatud haldusjaotuse ruumiandmed on kättesaadavad ka Maa-ameti kodulehelt geoportaal.maaamet.ee/est/Ruumiandmed-p1.html. Maakondade ja omavalitsuste piirid saab allalaadida haldus- asustusjaotuse alalehelt.

Kultuurimälestiste andmeid võib vajadusel minu käest küsida. Kirjuta või .

Keele seadistamine

Avage töölaual kaustas QGIS 3.16 QGIS Desktop 3.16.6 with GRASS 7.8.5. Sageli on esimesel korral avades QGIS eestikeelne. See on küll tore, kuid kahjuks on tõlge kohati poolik ning internetist abi otsides on vähe kasu eestikeelsetest terminitest. Niisiis kasutame praktikumi käigus ingliskeelset versiooni.

Vali ülevalt servast menüüst Seaded → Valikud → Üldine (vasakul servas). Tee linnuke Override system locale ette. Vali User Interface Translation rippmenüüst American English. Locale (numbers, date and currency formats) juures ei tule midagi muuta. Tähendab, et see peab jääma Estonian Estonia (et_EE). Vajuta all servas OK. Sulge QGIS ning ava uuesti. Nüüd on programm ingliskeelne.

Keele muutmine QGISis.

Keele muutmine QGISis.

Vaikimisi koordinaatsüsteemi sätestamine ja kasutajaliides

Kuna harjutused käsitlevad Eesti kaarte ja koordinaate, siis tuleb valida ka Eesti koordinaatsüsteem: - Ülevalt servast menüüst Settings → Options → CRS (Coordinate Reference System). - CRS for Projects all vali Use a default CRS, kliki rippmenüü kõrval ikoonil ja kirjuta seal otsinguse Estonian Coordinate System 1997. Vajuta sellele otsingu tulemusele ning menüü alumises servas OK. Tee sama CRS for Layers juures. - Salvesta kursuse kausta enda QGIS projekt valides ülevalt vasakult Project → Save. Failinimeks pane näiteks gis_praktikum. Ära unusta ka praktikumi jooksul aeg-ajalt salvestada!

Vaikimisi koordinaatsüsteemi sätestamine.

Vaikimisi koordinaatsüsteemi sätestamine.

Vaata QGISi kasutajaliidest. Suurde keskel olevasse aknasse ilmuvad kaardid ja ruumiandmete kihid. Vasakul on kihtide aken Layers. All servas on näitab kursori asukoha koordinaate, mõõtkava, mida saab seal ka muuta, ning paremal nurgas on koordinaatsüsteem, mis peaks praegu olema EPSG:3301, mis tähendabki Eesti 1997. a koordinaatsüsteemi. Üleval servas on menüüd ja kõiksugused tööriistad.

Harjutus 1

Arheoloogil on sageli vaja välitöödel GPS-i või tahhümeetriga mõõdetud punktidest teha kaart või joonis. Seda tulebki selles harjutuses teha. 2017. aastal toimusid Pärnumaal asuval Mädara linnusel ja selle ümbruses arheoloogilised välitööd, mille üks eesmärk oli kindlaks teha, kas linnuse vahetus läheduses on ka asulakoht. Välitöödest saab soovi korral täpsemalt lugeda AVEs ilmunud artiklist.

Kultuurkihi leidmiseks tehti rohkelt prooviauke, mille asukohad tuleb harjutuse käigus kaardile kanda. Selleks on vaja QGIS-i importida fail prooviaukude koordinaatidega, lisada taustaks sobiv kaart Maa-ameti serverist ning koostada joonis koos mõõtkava, põhjasuuna ja enda nimega. Tulemuseks on allolevaga sarnane kaart. Kaardielementide täpne paigutus, suurus ning värv võivad teil muidugi erineda.

Prooviaugud Mädara linnus ümbruses.

Prooviaugud Mädara linnus ümbruses.

Vaata kõigepealt andmeid. Ava Exceli, Notepadi vms programmiga fail madara_prooviaugud.csv. Nagu näha on tegemist tabeliga, kus on välitöödel kaevatud prooviaukude number (nr), koordinaadid (x, y) ja kõrgus maapinnast (z). Selline on tüüpiline arheoloogilistel välitöödel tehtud mõõtmiste fail. Sulge see fail.

Ava sama fail QGISis:

  • Layer → Add layer → Add delimited text layer
  • Kliki File Name juures sirvimise ikoonil (kolm punkti). Vali kaustast fail madara_prooviaugud.csv
  • File format juures vali Custom delimiters ning tee linnuke Semicolon ette.
  • Record and Fields Options juures tee linnuke First record has field names ette. See on vajalik, et QGIS arvestaks tabeli esimest rida kui tulpade pealkirju.
  • Geometry definition vali Point coordinates, X field: x ja Y field: y. Siin määratakse, millises tulbas asuvad vastavalt X ja Y koordinaat.
  • Kas akna all servas Sample data juures on andmed kujutatud eraldi tulpades? Kui ei, siis kontrolli, kas oled eelmised sammud õigesti teinud.
  • All servas Add → Close. QGIS-i peaaknas peaksid nüüd nägema prooviaukude asukohti värviliste punktidena.
Mädara prooviaukude andmestiku avamine. Jälgi, et kõik valikud oleks samamoodi! Faili asukoht muidugi sõltub igaühe arvutist.

Mädara prooviaukude andmestiku avamine. Jälgi, et kõik valikud oleks samamoodi! Faili asukoht muidugi sõltub igaühe arvutist.

Kihtide vaatamine ja kaardil liikumine

Kihtide paneelil Layers saab kihte välja ja sisse lülitada ning kui on avatud rohkem kui üks kiht, saab hiirega tõstes muuta nende järjekorda. Kihtide järjekord on oluline, kuna alumised kihid ei pruugi pealmiste alt välja paista.

Peaaknas saab hiire rullikuga suumida (all servas muutub ka mõõtkava). Hiire vasakpoolset klahvi all hoides ja ka klaviatuuril nooltega saab liikuda. Kihi terve ulatuse nägemiseks tee Layers paneelil kihil parempoolne klikk ning vali Zoom to Layer. Sellest on abi ka siis, kui ei suuda kihti enam üles leida. Proovi kaardil ringi liikuda ning vaata kõikide kihtide atribuuttabelit!

Kihtide atribuuttabelit saab vaadata tehes kihil paremkliki ja Open Attribute Table. Seal on kirjas, millised andmed on kihis olemas ja millised on nende atribuudid.

Tee prooviauke tähistavad punktid paremini nähtavaks.

  • Punktide värvi ja suurust saab muuta tehes kihtide paneelis kihil topeltkliki. Avanenud menüüs valige sobiv ergas värv (Color) ja suurus (Size). Näiteks punane värv ja suurus 3.
  • Lisa punktidele sildid. Samas menüüs vali vasakult Labels ning seal No labels asemel Single labels. Value alt vali tulp nr ja vajuta all paremal OK.
    • Selleks, et sildid paremini välja paistaksid võid samas Labels menüüs Background alt teha linnukese Draw background ees ning Placement alt määrata Distance: 2. Selle tulemusena on siltide teksti taust valge ning sildid asuvad punktist 2 mm kaugusel.

Aluskaardid

Punktide taustale on ka aluskaarti vaja. Neid saab kasuta QGISis läbi pistikprogrmammide ehk Plugins või WMS- ja WFS-teenuste. Vastavalt web map service ja web feature service. WMS-teenuse läbi saab kasutada peaaegu kõiki Maa-ameti XGISis olevaid kihte. Täpsemalt sellest WMS teenuste lehel. Lisaks saab paljusid muid andmeid kogu maailmast. WMS-teenuse kaarte saab kasutada sisuliselt ainult visualiseerimiseks. Päringuid nende pealt üldiselt teha ei saa.

Lisa Maa-ameti WMS-teenusest taustaks kaart:

  • Layer → Add layer → Add WMS/WMTS layer.
  • New. Seal Name: Maaamet alus ning URL juurde kopeeri aadress http://kaart.maaamet.ee/wms/alus? ja vajuta OK. Nüüd on paika pandud, millise Maa-ameti kaardiserveriga QGIS ühenduse loob.
  • Kliki Connect ja vali Põhikaardid alt 2 pohi_vv Reljeefvarjutusega põhikaart ning kliki Add. Sulge aken.
  • Nüüd on peaaknas näha tänapäevane põhikaart koos reljeefiga. Selleks et punktid kaardil paistaksid peab Layers paneelil olema kiht madara_prooviaugud kõige ülemine. Kihtide järjekorda saab vahetada hoides vasakpoolset hiire klahvi all.
  • Kaardil on Mädara linnus kõrgema alana prooviaukudest vahetult edelas seal, kus on märgitud kõrgus 45.3. Hetkeseis peaks välja nägema enam-vähem sama alloleva pildiga.
Mädara prooviaukude aluskaardiga QGISis.

Mädara prooviaukude aluskaardiga QGISis.

Kaardi kujundamine ja eksportimine

Kui kaardiaknas on loodud sobiv lahendus, siis ekspordi see kaardina. Kaardi tegemiseks:

  • Ülevalt vasakult Project → New Print Layout. Anna sellele sobiv nimi. Näiteks madara
  • Avanenud aknas ülevalt Add Item → Add Map. Nüüd joonista akna valgele lehele nelinurk hoides all hiire vasakpoolset klahvi. QGIS-i peaaknas olev kaart kujutatakse sinna. Tee nelinurk sama suureks kui valge taust.
  • Säti kaarti nii et kõik vajalik oleks näha. Selleks vali Edit → Move Content või vajuta klaviatuuril C. Liiguta kaarti hiire vasakpoolset klahvi all hoides. Paremal servas Item properties alt saab valida kaardi mõõtkava (Scale), et kaarti suuremaks või väiksemaks teha. Jälgi, et näha oleksid kõik prooviaugud, linnuse asukoht ja ka pisut ümbrust.
  • Joonmõõtkava lisamine Add item → Add Scalebar ning kliki kaardile. Avanenud aknas lihtsalt OK. Paremal Item properties → Segments saad muuta muuta mõõtkava pikkust. Vali left 0 ja lisa paremale poole nii palju, kui soovid. Fixed width muudab mõõtkava ühe ühiku pikkust. Style rippmenüüst saad valida endale meelepärase stiili.
  • Põhjasuuna lisamine. Add item → Add North Arrow ning kliki kaardile. Paiguta noole kast kaardi ühte ülemisse nurka.
  • Enda nime ja Maa-ameti viite lisamine. Add Item → Add Label ning kliki kaardile. Avanenud aknas OK. Paiguta tekkinud kast kaardi ühte nurka. Paremal Item properties all kirjuta enda nimi ning vajadusel viide Maa-ameti andmetele. Nt Aluskaart: Maa-amet 2021.
  • Ekspordi kaart kursuse kausta. Üleval servas vasakul Layout → Export as Image. Pane sellele nimeks harjutus_1_endaperekonnanimi. Avanenud aknas Save.
  • Ava kaart kaustas ning vaata, kas kõik jäi õigesti.

Harjutus 2

Harjutuse eesmärk on koostada kaart, mis näitab, kuidas jaotuvad omavalitsuste kaupa kogu Eestis muinsuskaitse all olevad kultuurimälestised. Selleks tuleb QGIS-i importida omavalitsuste kiht ning siduda see tabeliga, kus on kirjas kultuurimälestiste arvud kõigis omavalitsustes. Harjutuse tulemusena valminud kaarti nimetatakse koropleetkaardiks ehk kartogrammiks. Harjutuse tulemuseks peaks olema sarnane kaart siinsega. Värviskaala, mõõtkava ning arvud legendis ja omavalitsuste siltidel võivad erinevad vastavalt teie valikutele.

Harjutus 2 tulemus.

Harjutus 2 tulemus.

Ava Exceli, Notepadi vms programmiga fail kultuurimalestised.csv. Nagu näha on tegu väga lihtsa andmestikuga, kus kirjas iga valla nimi, kultuurimälestiste arv selles ja ka kultuurmälestite arv ruutkilomeetri kohta.

Ava sama fail QGISis:

  • Kõigepealt lülita kihtide paneelis välja Mädara prooviaukude kiht ja aluskaart. Neid kihte pole vaja selles harjutuses näha.
  • Seejärel Layer → Add layer → Add delimited text layer
  • Kliki File Name juures sirvimise ikoonil (kolm punkti). Vali kaustast fail kultuurimalestised.csv
  • File format juures vali Custom delimiters ning tee linnuke Semicolon ette.
  • Record and Fields Options juures tee linnuke First record has field names ette. See on vajalik, et QGIS arvestaks tabeli esimest rida kui tulpade pealkirju.
  • Geometry definition vali No geometry (attribute only table). See tuleb valida kuna antud tabelis ei ole koordinaate.
  • Kas akna all servas Sample data juures on andmed kujutatud eraldi tulpades ja täpitähed olemas? Kui täpitähti pole vali üleval Encoding rippmenüüst ISO-8859-15, mis on ametlik eesti keele kodeering.
  • Add → Close. Nagu näha ei ilmunud QGISi peaaknasse midagi, kuna tegu pole ruumiandmete kihiga, vaid lihtsalt tabeliga.
  • Vaata kihtide paneelis selle atribuuttabelit. Nagu näha on see täpselt sama, mis Excelis.
Kultuurimälestiste tabeli avamine. Jälgi, et kõik valikud oleks samamoodi! Faili asukoht muidugi sõltub igaühe arvutist.

Kultuurimälestiste tabeli avamine. Jälgi, et kõik valikud oleks samamoodi! Faili asukoht muidugi sõltub igaühe arvutist.

Ühenda kultuurimälestiste tabel omavalitsuste kihiga:

  • Ava omavalitsuste kiht omavalitsus.gpkg
    • Layer → Add layer → Add vector layer.
    • Kliki Vector Dataset(s) juures sirvimise ikoonil (kolm punkti). Vali andmete kaustast fail omavalitsus.gpkg ja vajuta Open. Seejärel menüü all servas Add ja Close.
      • alternatiivina võid omavalitsuste kihi avada lihtsalt lohistades selle faili QGISi kaardiaknasse.
    • Nüüd on avatud kiht kõigi Eesti omavalitsuste piirjoontega. Nende kõikide nägemiseks tee kihil parempoolne klikk ja vali Zoom to layer. Kihti avades annab QGIS sellele alati mingi suvalise värvi.
  • Omavalitsuste kihil topeltklikk → vasakul servas Joins → all servas roheline plussmärk.
    • Join layer: kultuurimalestised
    • Join field: Vald
    • Target field: ONIMI. Siin määrame, milliste tulpade põhjal tuleks tabel ja maakonnad kokku panna
    • Joined fields ette linnuke ja ka linnuke ainult Mälestisi ja Mäl/km2 ette, kuna me ei soovi tabelist võtta ka valdade nimesid, mis on omavalitsuste kihis juba olemas.
    • Custom Field Name Prefix ette linnuke ja kustuta sealses lahtris olev tekst.
    • OK
    • Vaata uuesti valdade kihi atribuuttabelit, et näha, kas igale vallale said lisatud kultuurimälestiste andmed.
Omavalitsuste kihi atribuuttabel pärast kultuurimälestiste tabeliga ühendamist

Omavalitsuste kihi atribuuttabel pärast kultuurimälestiste tabeliga ühendamist

Värvi omavalitsused vastavalt kultuurimälestiste arvule

  • Omavalitsuste kihil paremklikk → Properties → Symbology
  • Simple line asemel vali uuesti Symbol layer type juurest Simple fill
  • Menüü ülaservast Single symbol asemel Graduated:
    • Value juures vali Mälestisi või Mäl/km2. See määrab, millise tulba väärtuste põhjal maakonnad värvitakse.
    • Color ramp: vali rippmenüüst värviskaala, millel on ühtlane 2–3 tooni üleminek. Näiteks helekollasest tumeroheliseks. Katseta erinevate värviskaaladega.
    • Kliki Classify. Proovi ka erinevate jaotumistega (nt Equal interval, Pretty breaks ja Natural breaks) ja klasside hulgaga (Classes). Näiteks mälestiste tulba põhjal annal Natural breaks ja viis klassi ilusa tulemuse. Jälgi, et kõik või enamik maakondi ei oleks ühte värvi, kuna taoline kaart ei pruugi olla kuigi informatiivne.
    • OK
  • Nüüd on kõik omavalitsused värvitud valitud värviskaalaga vastavalt sellele, kui palju on neis kultuurimälestisi.

Kaardi kujundamine ja eksportimine

Kui kaardiaknas on sobiv lahendus, siis ekspordi see kaardina nii nagu eelmises harjutuses. Lisada aga tuleb ka kaardinimi ja legend. Kaardi tegemiseks:

  • Ülevalt vasakult Project → New Print Layout. Anna sellele sobiv nimi. Näiteks malestised
  • Avanenud aknas ülevalt Add Item → Add Map. Nüüd joonista akna valgele lehele nelinurk hoides all hiire vasakpoolset klahvi. QGIS-i peaaknas olev kaart kujutatakse sinna. Tee nelinurk sama suureks kui valge taust.
  • Säti kaarti nii et kõik vajalik oleks näha. Selleks vali Edit → Move Content või vajuta klaviatuuril C. Liiguta kaarti hiire vasakpoolset klahvi all hoides. Paremal servas Item properties alt saab valida kaardi mõõtkava (Scale), et kaarti suuremaks või väiksemaks teha.
  • Joonmõõtkava lisamine Add item → Add Scalebar ning kliki kaardile. Avanenud aknas lihtsalt OK. Paremal Item properties → Segments saad muuta muuta mõõtkava pikkust. Vali left 0 ja lisa paremale poole nii palju, kui soovid. Fixed width muudab mõõtkava ühe ühiku pikkust. Style rippmenüüst saad valida endale meelepärase stiili.
  • Põhjasuuna lisamine. Add item → Add North Arrow ning kliki kaardile. Paiguta noole kast kaardi ühte ülemisse nurka.
  • Enda nimi ja Maa-ameti viite lisamine. Add Item → Add Label ning kliki kaardile. Avanenud aknas OK. Paiguta tekkinud kast kaardi ühte nurka. Paremal Item properties all kirjuta enda nimi ning vajadusel viide Maa-ameti andmetele. Nt Haldusjaotus: Maa-amet 2021.
  • Sarnaselt eelmisele punktile lisa kaardile nimi. Näiteks Kultuurimälestiste jaotumine omavalitsustes
  • Lisa kaardile legend:
    • Add Item → Add Legend → kliki kaardil
    • Paremal Legend Items juures võta Auto update eest linnuke ära.
    • Kustuta legendi lahtris kõik kihid peale omavalitsuste kihi. Selleks kliki ebavajalikul kihil ja seejärel all punasel miinusmärgil.
  • Anna omavalitsuste kihile parem nimi tehes sel topeltkliki. Nimeks näiteks Kultuurimälestiste arv omavalitsustes või Kultuurimälestisi ruutkilomeetri kohta omavalitsustes.
  • Ekspordi kaart kursuse kausta. Üleval servas vasakul Layout → Export as Image. Pane sellele nimeks harjutus_2_endaperekonnanimi. Avanenud aknas Save.
  • Ava kaart kaustas ning vaata, kas kõik jäi õigesti.

–>

–>

Kirjandus

Arheoloogia ja GIS teemaline kirjandus on loengu slaididel.

QGISi juhendid ja õpikud

GISist humanitaarias ja üldiselt

  • Murrieta-Flores, P., & Martins, B. 2019. The geospatial humanities: past, present and future. 33: 2424–2429 https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/13658816.2019.1645336.
  • Ballas et al. 2018. GIS and the social sciences: Theory and application. Routledge.
  • Bolstad. 2016. A first text on geographic information systems, 5th edition.
  • Gregory & Geddes. 2014. Toward spatial humanities: Historical gis and spatial history.